tg-cbmass-20121025

A fejlődés során becsúszó mutációk, az epigenetikai szabályozás és a környezeti hatások miatt, nincs két tökéletesen egyforma élőlény, bár értelemszerűen a klónok, partenogenetikus egyedek és az egypetéjű ikrek meglehetősen közel állnak ehhez. A genetikai anyag közel tökéletes megegyezése az, ami igazán különbözővé teszi pl. utóbbiakat a kétpetéjű ikrektől, amelyek csak éppen annyira hasonlítanak mint egy átlagos testvérpár (hiszen szintén két különböző petesejt és spermium egyesülésével jönnek létre).

A kétfajta iker-rokonság közötti átmenet kifejezetten nehezen elképzelhető, ha nem éppen lehetetlenül hangzik, különösen emberek esetén (bár.... - lásd kicsit lejjebb), de más fajok nem ennyire fantáziátlanok.

Példának okáért ott vannak a selyemmajmocskák, ahol már hosszabb ideje ismert, hogy a méhben fejlődő (kétpetéjű)ikrek a fejlődés során szorgalmasan cserélgetik egymás között vérképző őssejtjeiket, így például az sem ritka, hogy kifejlett hímekben XX kromoszómás vérsejtekre leljünk, amelyek a nővérétől még a méhben kapott ősvérsejtekből keletkeznek (illetve, természetesen, vice versa). Arra azonban, csak most derült fény, hogy ez a fajta csere-bere nem szorítkozik a vérképző őssejtekre, hanem gyakorlatilag bármilyen őssejt alanya lehet. És a "bármilyen" az az ősivarsejtekre is vonatkozik. Bizony, akármilyen hihetetlenül hangzik, a selyemmajmok között nem ritka, hogy a büszkén párzó hím éppen nem saját genetikai állományának örökítésén mesterkedik, hanem ikerbátyja DNS-ét adja tovább és szexuális vonzalmának tárgya sem (genetikailag) saját petesejtjét kínálja fel megtermékenyítésre, hanem nővéréjét. És mivel akár a fiú testvér ősivarsejtje is átkerülhet egy-egy nősténybe, az a bizarr helyzet is előállhat, hogy a petesejt Y kromoszómát tartalmaz! (Egyébként ez a megfigyelés "mellékesen" azt is bizonyította, hogy megfelelő molekuláris környezetben a hím-ősivarsejtek in vivo is képesek petesejtet produkálni. Ennek a kísérletnek az in vitro megfelelőjét alig pár hónapja végezték el, egerekben.)

Persze maga a megfigyelés egy elég nehéz kérdést vet fel: miért csinálják ezt a selyemmajmok? Jelenleg csak egy kicsit erőltetett magyarázat létezik, miszerint az egész arra vezethető vissza, hogy a egyes fajok nőstényei több hímmel is párzanak és ha a utódaik ilyen kimérák lesznek, akkor minden apa a sajátjaként fogja kezelni őket (ebben a felismerésben fontos szerepet játszanak a bőrből származó feromonok). Ezt látszik alátámasztani az a megfigyelés is, hogy a kiméra-bébikkel sokkal többet foglalkoztak az apák, mint a nem kimérákkal, de hogy az anyai gondoskodás miért mutat pont fordított korrleációt, az mindenképpen misztikus.

Ha pedig már különleges ikreknél tartunk, akkor ez remek apopó, hogy egy igen különleges emberi példáról is írjak. Olyan ikerpárról van szó, amelyik egyik tagja kisfiú, a másik .. nos .. az pedig hermafordita: hím és női ivarszervei egyaránt vannak. Ezen kívül ún. ovotestisük van, amelyben egymás közelében fejlődnek a hím és női ivarsejtek.

A hermafroditizmus önmagában is ritkaságszámba megy, de ami itt igazán felkeltette az orvosok figyelmét az az volt, hogy a kisbaba egyes sejtjei XX, mások pedig XY kromoszómájúak voltak. Közelebbi vizsgálat kiderítette, hogy testvére esetében is előfordul mindkét sejttípus, csak ott az XX sejtek aránya kisebb, ezért fejlődhetett gond nélkül kisfiúvá. Pusztán ezek alapján az tűnne a legkézenfekvőbb magyarázatnak, hogy egy kétpetéjű ikerpár sejtjei valami különös véletlen folytán összekeveredtek. A valóság azonban rácáfolt erre: ami leginkább megdöbbentette a dokikat az a genetikai markerek vizsgálata volt: ezek ugyanis azt mutatták, hogy a gyerekek egyetlen petesejt, és két különböző (bár egy apától származó) spermium találkozásából jöttek létre. Kvázi másfélpetéjű ikrekről van tehát szó.

Egy ilyen édes-hármas találkozásnak ismereteink szerint igen kicsi a valószínűsége, annak pedig mégkisebb, hogy két életképes kisbabát eredményezzen. Így bizony fel van adva a lecke, hogy mindez miképpen magyarázható. Az egyik (A) verzió szerint a petesejt egy abnormális extra osztódáson ment keresztül, és a két petesejtet két spermium termékenyítette meg, majd a fejlődő (vegyes, XX és XY sejtekből álló) embrió sejtjei adott pillanatban gondoltak egyet és, akárcsak a normális egypetéjű ikrek esetén, két csoportra szakadtak. A másik (B) elgondolás szerint, a "kettészakadást" két egészen különleges esemény előte meg: a két spermium teljesen egyszerre ért a petesejthez (ugyanis a megtermékenyített petesejt normális esetben azonnal blokkolja a fölösleges spermiumok behatolását), így egy triploid sejt keletkezett. Az első osztódás után keletkező két sejtbe azonban már csak normál, diploid genetikai állomány került, és az egyik sejtből az egyik spermium, a másikból a másik spermium kromoszómái vesződtek el.

Az egész eseménysorozat és jelenség szinte valószínűtlennek tűnik s valóban nem is tudunk más esetről. De mivel ezt is csak az egyik baba hermafroditizmusa okán szúrták ki, kérdés, hogy nem sokkal gyakoribb-e az ilyen fajta kimérizmus ikrek között, mint azt eddig gondoltuk?

A tankönyvi történet szerint, az emlősök mai sokfélesége annak a radiációnak köszönhető, amely mintegy 65 millió évvel ezelőtt, a dinoszauruszok hirtelen kipusztulása után következett be. Egészen addig csak apró éjszakai állatokként húzódtak meg a dinoszauruszok árnyékában, s ha nincs a Chicxulub meteorit, még valószínűleg ma is ott lennének.

A történet jó pár részlete már eddig is tarthatatlan vagy vitatott volt (lásd: milyen emlőscsoportok léteztek ekkor, ill. hogy mennyiben varrható kizárólag a meteor becsapódás nyakába a hirtelen kihalás) és egy friss cikk méginkább időszerűvé teszi az elmélet revízióját.

Ugyanis, ha elkészítjük a mai emlősök lehető legteljesebb filogenetikai családfáját (márpedig a szóbanforgó cikkben a létező 4,554 emlős fajból 4,510-et górcső alá vettek!!) három fontos dolog tűnik fel: egyrészt, a három főbb emlőscsoport, a kloakások, az erszényesek és a méhlepényesek már 150 millió évvel ezelőtt elkülönültek egymástól, másrészt a méhlepényesek főbb rendjei is megjelentek 85 millió éve, harmadrészt a ma élő emlősök legnagyobb és leggyorsabb diverszifikációja 50 millió éve kezdődött és 10 millió évvel ezelőtt ért véget (kivételt ez alól csak a néhány db. kloakás faj és pár kisebb erszényes csoport képvisel, amelyek 63 millió éve alakultak ki).

Ezek a dátumok egy dologban mindenképpen "furcsák": bőven a Kréta-Harmadkor (K/T) határát jelző meteor becsapódás előtti vagy utáni időpontokat jelölnek. Mennyiben hibás tehát az emlősök feltörését a K/T határhoz kötő eddigi nézet, illetve volt-e ennek egyáltalán valami köze az emlősök speciációjához?

Az az elgondolás mely szerint a dinoszauruszok közelsége szinte teljesen elzárta az emlősök evolúciója előtt a kapukat, mindenképpen felülvizsgálatra szorul. Az emlősök egyértelműen sok változáson mentek keresztül már a Kréta során is és ez nem exo-planetáris elemekhez köthető, hanem valószínűleg sokkal paralgiabbakhoz, mint pl. a zárvatermők megejelenése, az óceánból felszabaduló anoxikus gázok atmoszféra formáló hatása, stb.

Ennek ellenére a dinoszauruszok kihalása valóban lehetőséget nyújtott az emlősök dobbantásához (ezt biztosan tudjuk a fosszilis leletekből), csak éppen pont nem a cikk vizsgálatának (fő)tárgyát képező, jelenleg is élő emlőscsoportokéhoz, hanem olyanokéhoz, amelyek mára már kihaltak. Valószínűleg utóbbiak térhódítása zárta el az emlősök következő hullámja elől az érvényesülés útját, s csak amikor előbbiek eltűntek (feltehetőleg) az 50 millió éve bekövetkező gyors felmelegedés következtében, lett esélye a ma is élő rágcsálók, kérődzók, húsevők és főemlősök őseinek a bizonyítani.

A kínai lelőhelyek továbbra is ontják magukból az érdekesnél érdekesebb fosszíliákat. Most éppen ismét egy ősi emlős került elő, amely egyszerre támasztja alá a középfül evolúciós kialakulásáról szóló elméleteinket és kínál betekintést az evolúció boszorkánykonyhájának egy Hox-gének tüzelte bugyrába.

A Yanoconodon allini (mert ez a neve nekije) jellegzetes fogazata alapján a virágkorát a mezozoikumban elérő, menyétszerű állatokat magába foglaló Eutriconodonta csoportba tartozik.

Ami azonban igazán érdekes a leletben, az a füle, pontosabban azoknak a csontocskáknak a helye és alakja, amelyek a mi középfülünkben a kalapács (maleus) - üllő (incus) - kengyel (stapes) trimuvirátust alkotják. Ezek közül az első kettő az első embrionális kopoltyúívből keletkezik (részben az embrionális korban jelen levő Meckel-porc csontosodásával), míg az utóbbi a második kopoltyúív terméke.

A hüllőkben azonban egy kicsit más a helyzet: esetükben az első kopoltyúívből létrejövő csontok kizárólag az állkapocs felépítésében játszanak szerepet, vagyis a kalapács és üllő homológjai is más funkciót töltenek be, mint bennünk emlősökben. Az egyedüli középfül-csont a kengyel, amely a szárazföldhöz való alkalmazkodás során alakult ki.

A nagy kérdés az tehát, hogy vajon mennyiben követhetjük az ominózous két csontocska átalakulását az emlősök evolúciója során. A válasz már eddig is az volt, hogy elég sokban és a Yanoconodon remekül beillik a sorba.

A baloldali ábrán legfelül (a) egy ősi emlős, a Morganucodon alsó állkapcsa látható, alatta pedig (b) a Yanoconodon-é, legalul pedig egy kacsacsőrű emlős fülcsontocskái. Talán nem is kell hosszan ecsetelni, hogy a utóbbi alig különbözik a Yanoconodon homológ csontjaitól, talán csak az utóbbiban teljes egészében csontosodott Meckel porc miatt látszik különbözőnek. Így az embrionális fejlődés során (amikor a Meckel-porc még jelen van) a két koponya még hasonlóbbnak tűnik.

A másik érdekességnek, mint azt előre beharangoztam, a Hox-génekkel való evolúciós kavarás bizonyítéka tűnik. No persze, mivel DNS-t nem tudunk izolálni ezekből az ősi csontokból, a bizonyíték kissé indirekt, de azért nem lebecsülendő.

A Hox gének egyik fontos szerepe ui. a csigolyák identitásának kialakítása. A modern emlősök gerincoszlopan hét nyak-, 13-14 hát- és 5-6 ágyékcsigolya lelhető fel. Utóbbi két csoport között az egyik jellegzetes különbség a bordák megléte ill. hiánya, amely a Hox10 gének működésének függvénye (a Hox10 paralógok hiánya egerekben borda fejlődést serkent az ágyékcsigolyákon). A Yanoconodon 15 hát- és 7 ágyékcsigolyával rendelkezett, s utóbbiakon egyértelműen bordák figyelhetőek meg. Ezzel szemben számos olyan korabeli emlősfaj ismert (egyesek a Yanoconodon közeli rokonai, pl. Jeholodens), amelyek híján vannak ezeknek az ékességeknek, vagyis ezek az állatok pont egy olyan korszakból származnak, amikor a természet elkezdett kacérkodni a Hox10-függő borda-represszió gondolatával. S mivel történetesen később egyes ágyékbordát nélkülöző állatok sikeresebbek lettek, mint más társaik (nem feltétlenül a bordák hiánya miatt),ma az ő utódaik népesítik be az élet porondját.

A napfény egyszerre jelent áldást és gondforrást: utóbbit a benne levő UV-sugarak miatt kialakuló mutációk miatt, előbbit pedig ugyanezen sugárzás nyomán megvalósuló D-vitamin szintézis okán. Sőt, ha esztétikai szempontokat is figyelembe veszünk, akkor említhetjük akár a barnulást is a pozitív hatások oldalán, habár nem árt észben tartani, hogy bőrünk a barna színt kialakító pigmentet, a melanint, éppen azért termeli, hogy megvédjen az UV-sugarak DNS roncsoló hatásától.

A fentiek mellett, talán még az sem elhanyagolandó, hogy, különösen így tavasz tájékán, kifejezetten jól esik a napsütésben lustálkodni. Persze nem teljesen véletlenül: a pigment szintézis során/mellett egy jellegzetes opioid peptid, β-endorphin is termelődik. (Egyéb molekulák mellett az opioid peptidek felelősek a jó közérzet kialakulását, ezért is annyira addiktívak az opiát-származékok.) Egy napokban megjelent tanulmány pedig arról lebbenti fel a fátylat, hogy mindezen folyamatok mennyire összehangoltan működnek molekuláris szinten.

A koordinálás kulcsa egy olyan molekula, melynek tumor-szuppresszor szerepe már régóta ismert. Ez a p53, egy olyan fehérje, amelynek kiemelt szerepe van a sejtciklus szabályozásában, és amelyik elsősorban különböző stresszhatásokra (pl. DNS törés) aktivizálódik. A p53 aztán képesa pro-opiomelanocortin (PMOC) gén aktivizálására, s utóbbinak a terméke szolgál a melanocitákat pigment termelésre ösztökélő α-MSH hormon, a fent említett β-endorphin, illetve néhány más peptid-hormon alapanyagául (bár nem feltétlenül ua. a sejtekben alakul ki mindegyik peptid).

Mielőtt azonban mindent hátrahagyva, valamelyik szoliba rohannánk, nem árt emlékezni arra, hogy az, hogy kismértékű UV-sugárzás hasznos és kellemes lehet, még nem jelenti azt, hogy több belőle arányosan hasznosabb és jobb lesz. Egy kritikus pont felett a sejt belső folyamatai már nem lesznek képesek a felhalmozódó DNS hibákat javítani és ez előbb-utóbb szomorú következményekhez vezet (lásd még a bőrrák címszónál).

A malária elleni védekezésről beszélve, általában hajlamosak vagyunk egy kalap alá venni magát a malária parazitát és köztes gazdáját, a szúnyogot: a cél mindkettő pusztítása. Persze ez nem meglepő, hiszen a gyakorlatban is elég jól helytáll a "kevesebb szúnyog = kevesebb megbetegedés" egyenlet. De ennek fényében gyakran elfeledkezünk egy apróságról: a Plasmodium a szúnyogoknak is a parazitája, nem csak nekünk, embereknek.

Ezzel a tudással felfegyverkezve, pedig akár el is filózhatunk, azon, hogy vajon köthetnénk-e egy alklami érdekszövetséget az idegesítő kis moszkítókkal, a veszélyesebb közös ellenfél legyőzésére? A válasz sokáig "nem"-nek tűnt, mivel a Plasmodium-rezisztens szúnyogok, kicsit misztikus ok(ok)ból nem voltak sikeresebbek, mint "mezei" társaik (feltehetőleg azért mert a sikeres immunválasz közel annyi energiát emésztett fel, mint maga a kórokozó-hordozás).

Most azonban úgy tűnik sikerült ezen az akadályon túllépni: olyan szúnyogokban, amelyek beleiben egy SM1 nevű peptidet fejeztetnek mesterségesen ki, a kórokozó képtelen a belekből kitörni, s mivel ez életciklusának egy elengedhetetlen mozzanata, a szúnyogot sem tudja megfertőzni (így nem lesz szükség az energiaigényes immunválaszra sem). Ezek a transzgénikus-rovarok pedig sikeresebbnek bizonyultak, mint társaik, és néhány generáció alatt már a szúnyog populáció közel háromnegyedét tették ki a kísérleti dobozban. Márpedig a kevesebb hordozó, sokkal kevesebb parazitát jelent hosszú távon.

Bár az eredmény mindenképpen ígéretes egy probléma még megoldásra vár: mivel embereken se nem etikus, se nem praktikus kísérletezni, a cikk során fertőzött egereket használtak, a szúnyogok táplálékforrásaként. Márpedig ez azt is jelentette, hogy az egerekre szakosodott Plasmodium berghei-t vizsgálták, a nagy-gonosz P. falciparum helyett. Az igazán nagy dobás az lesz, ha a megfigyelések utóbbira is állni fognak.